Klimamodellierer*innen profitieren stark von hochaufgelösten Klimadaten, also Daten, die eine hohe räumliche und/oder zeitliche Auflösung haben. Eine neue Generation von Klimamodellen kann aufgrund neuer Modellalgorithmen und erhöhter Rechenkapazität dadurch zu besseren kleinräumigen Vorhersagen kommen.

Die vorliegenden Daten wurden beispielsweise genutzt, um schwere Gewitter besser vorherzusagen oder um physikalische Prozesse besser zu verstehen.

Die Daten

Die Modellierungsdaten dieser Publikation decken Teile von Westdeutschland sowie Belgien, der Niederlande und Luxemburg ab. Der Datensatz enthält alle modellierten Ergebnisse für die Monate April-August in den Jahren 1970-1999 und 2070-2099, letzteres unter dem RCP8.5 Erwärmungsszenario. Die Modellergebnisse basieren auf schon vorhandenen Modellierungen mit geringerer räumlicher Auflösung: Die vorhandenen Modelle wurden auf eine hochauflösende räumliche Auflösung von 0,02° (2,2km x 2,2km) neu berechnet. Die Modellierungen weisen dabei verschiedene zeitliche Auflösungen auf. Für die Monate April und Mai liegen die Daten mit einer 3h-Auflösung vor und für die Sommermonate mit einer 1h-Auflösung. Bodenbezogene Daten und Daten zu Oberflächenflüssen liegen üblicherweise in 3h-Auflösung vor .

Zusätzlich zu den publizierten Daten sind die Daten im standartisierten Format des "Climate Model Output Rewriter" (CMOR) über die Autor*innen oder das meteorologische Institut der FU Berlin erhältlich. Eine detaillierte Beschreibung des Datensatzes kann unter dem folgenden Link gefunden werden (auf englisch).

Veröffentlichung des Datensatzes: Meredith EP, Ulbrich U et al (2019) http://hdl.handle.net/21.14106/e2ff97eb79601bf7ea6350e29b4178b2797bda73

Forschungsergebnisse

Die intensivsten Niederschlagsereignisse - vor allem Gewitter der warmen Jahreszeit - werden in einem wärmeren Klima voraussichtlich noch intensiver werden. Gewitter treten bisher am häufigsten am späten Nachmittag auf. Aufgrund ihrer hohen räumlichen Auflösung können die neueste Generation von Klimamodellen – sogenannte "konvektions-erlaubende Modelle" – konvektive Prozesse direkt simulieren (was mit älteren Generationen von Klimamodellen nicht möglich war), was sie zu einem idealen Instrument für die Untersuchung von Veränderungen bei intensiven Gewittern macht. Die Autor*innen dieser Studie stellen fest, dass in deren Untersuchungsregion (siehe Datenbeschreibung oben) die künftige Intensivierung von Starkregenereignissen nicht gleichmäßig über alle Stunden des Tages verteilt ist, sondern ein starkes tageszeitliches Signal aufweist, wobei die stärkste Intensivierung in den frühen Morgenstunden zu beobachten ist. Diese tageszeitlich ungleiche Intensivierung hat zur Folge, dass sich bei einem starken Klimawandel das tageszeitliche konvektive Maximum für Extremereignisse in einigen Regionen vom späten Nachmittag in die Nacht und den Vormittag verschieben könnte.

Veröffentlichung des Fachzeitschristenartikels: Meredith EP, Ulbrich U et al (2019) https://doi.org/10.1029/2019GL082385

Hydrologische Modellierer profitieren unter anderem stark von hochaufgelösten Klimadaten auf der Einzugsgebietsskala - insbesondere zur Untersuchung der Auswirkungen extremer Niederschläge. Um diese hohen Auflösungen unter Beibehaltung der Datenqualität zu erreichen, bietet das dynamische Herunterskalieren auf eine räumliche Auflösung, bei der konvektive Prozesse direkt simuliert werden können, zahlreiche Vorteile, ist jedoch mit einem oft unerschwinglichen Rechenaufwand verbunden. Um den gesamten Rechenaufwand zu reduzieren und stattdessen nur solche Tage dynamisch herunterzurechnen, für die eine erhöhte Wahrscheinlichkeit extremer Niederschläge in einem Einzugsgebiet besteht, wurde ein flexibler und übertragbarer Klassifizierungsalgorithmus zur Identifizierung potenzieller extremer Tage (PEDs) und zur Auslassung von Tagen, an denen keine intensiven Niederschläge zu erwarten sind, entwickelt. Im Ergebnis wird der Rechenaufwand um über 90 % verringert.

Veröffentlichung des Fachzeitschriftenartikels:  Meredith EP, Rust HW et al (2018) https://doi.org/10.5194/hess-22-4183-2018

Wie in Meredith et al. (2019) gezeigt wurde, ist die durch den Klimawandel bedingte Verstärkung von sommerlichen Starkniederschlägen nicht über den Tag gleich verteilt, sondern es gibt einen deutlichen Tageszyklus. Dieses Ergebnis wurde allerdings in Meredith et al (2019) nur für eine einzelne Region und mit einem einzelnen Klimamodell belegt. Untersuchungen über mehrere europäische Regionen und mit mehreren Klimamodellen unterschiedlicher Auflösung zeigen, dass dieser Tageszyklus nicht überall vorkommt, sondern eher in Regionen mit ähnlichem Breitengrad: von Frankreich bis nach Zentral- und Osteuropa, aber ausgenommen das Alpengebiet. Die Amplitude des Tageszyklus ist in konvektions-erlaubenden Klimamodellen besonders markant. Niedriger aufgelöste Klimamodelle können diese Besonderheit ebenfalls darstellen, allerdings in geringerer Deutlichkeit.

Veröffentlichung des Fachzeitschriftenartikels: Meredith EP, Ulbrich U et al (2021) https://doi.org/10.1088/2515-7620/abf15e

_{Texte verändert nach: Meredith EP, Rust HW et al (2018) https://doi.org/10.5194/hess-22-4183-2018}